METSÄTEHO / PIENTEN HAKE-ERIEN MITTAUS KUIVAMASSAAN JA latotilavuuteen PERUSTUVILLA MENETELMILLÄ Jari Marjomaa Hannu Pietarinen Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää hakkeen irtotilauuuteen ja kuivamassaan perustuvia mittausmenetelmiä siten, että ne soveltuvat myös pienten hake-erien mittaukseen. Tutkimuksessa tarkasteltiin männyn ensiharuennuspuusta ketjukarsintakuorinta-haketusyksiköllä valmistettua kuoretonta haketta. T'ittkimusaineistona oli kymmenen eri hakkuukohteilta valittua noin 0 m :n erää, joiden kuorellinen kiintotilauuus mitattiin pölkyittäin ennen haketusta. Tutkimuksessa testattiin myös ULTRA-X-00 -kosteusmittarin soveltuuuutta hakenäytteiden kosteusprosentin määritykseen. Kuivamassaan perustuvassa menetelmässä mittauserien sisäinen kosteuden vaihtelu osoittautui pieneksi. Tarvittava koekuormien määrä on - kpl. Hakenäytteet tulee valita tasaisesti kuorman päältä tai purkamisen yhteydessä purkuuirran keskeltä. Metsäntutkimuslaitoksen tutkimuksiin perustuua kuivamassan ja kuorellisen kiintotilauuuden muuntokerroin,. m tn, osoittautui käyttökelpoiseksi. Kuivamassaan perustuva menetelmä on luotettava ja sitä voidaan käyttää erilaatuisten hakkeiden mittaukseen. Testattu kosteusmittari soveltuu hakenäytteiden kosteusprosentin määritykseen, kun näytteen paino on 00-0 g. Kuiuausprosessin kesto on tällöin 0- min,joten laitteen kapasiteetti jää pieneksi eikä se voi korvata uunikuiuausmenetelmää. Irtotilauuuteen perustuva menetelmä on nopea ja yksinkertainen käyttää, mutta kuorman korkeuden mittaukseen on kiinnitettävä erityistä huomiota. Hakkeen irtotilauuudenja kuorellisen kiintotilauuuden väliseksi muuntokertoimeksi saatiin 0.. Muuntokertoimeen vaikuttaa merkittävästi mm. hakkeen palakokojakauma. ~ METSÄTEOLLISUUS
TAUSTA JA TAVOITE Ensiharvennuspuun korjuukustannusten pienentämiseksi on kehitetty menetelmä, jossa puut hakataan ja kuljetetaan terminaaliin karsimattomana haketettavaksi. Ensiharvennuspuu haketetaan telialustaisen puoliperävaunun päälle rakennetulla Peterson Pacific DDC 000 -ketjukarsinta-kuorintahaketusyksiköllä. Sen valmistama hake on lähes kuoretonta ja siten käyttökelpoista sellun valmistusprosessissa. Karsimattoman puutavaran mittaus pinossa on epätarkkaaja kallista. Hakkuukonemittausta ei voida käyttää joukkokäsittelytekniikalla puuta hakattaessa. Puutavara on siksi mittauskustannusten ja mittauksen tarkkuuden kannalta edullisinta mitata työ- ja luovutusmittausta varten hakkeena tehtaalla. Nykyiset tehtaalla käytettävät hakkeen mittausmenetelmät soveltuvat parhaiten suurten erien mittaukseen. Haketusyksiköllä valmistettavien ensiharvennuspuuerien koko on yleensä noin 00-00 m, joten tutkimustietoa tarvitaan nykyisten hakkeen mittausmenetelmien soveltuvuudesta pienten hake-erien mittaukseen. Projektin tavoitteena oli kehittää ensiharvennuspu usta ketjukarsin ta-kuorin ta-haketusyksiköllä valmistetun mäntyhakkeen mittausmenetelmä, joka soveltuu tarkkuudeltaan pienten erien työ- ja luovutusmittaukseen ja on kustannuksiltaan edullinen. Tavoitteen saavuttamiseksi selvitettiin seuraavat seikat:. Metsäntutkimuslaitoksen tutkimukseen (Hakkila ) perustuvien muuntokertoimien käyttökelpoisuus, kun hakkeen kuivamassa tai irtotilavuus muunnetaan kuorelliseksi kiintotilavuudeksi.. Erilaisten kosteusmittareiden soveltuvuus hakeerien kosteuden määritykseen.. Mittauserien erilläänpito ja mittaukseen liittyvät järjestelyt hakkuussa, haketuksessa, kuljetuksessa ja vastaanotossa.. n kuormista arvotaan osa koekuormiksi, joista valitaan näytteet.. Määritetään näytteiden kuiva-ainepitoisuus (%).. Lasketaan mittauserän kuivamassa (tn). Kuivamassa on tuoremassan ja näytteistä lasketun kuivaainepitoisuuden (%) tulo.. n kuivamassa muunnetaan muuntokertoimella kuorelliseksi kiintotilavuudeksi. lrtotilavuusmenetelmä Hakkeen irtotilavuuteen perustuvan menetelmän vaiheet ovat seuraavat:. n hakekuormien irtotilavuus mitataan. Hakekuorman irtotilavuus on kuormatilan nimellisen pituuden ja leveyden sekä kuorman mitatun korkeuden tulo.. n irtotilavuus muunnet~an muuntokertoimella kuorelliseksi kiintotilavuudeksi. TUTKIMUSAINEISTO JA -MENETELMÄ Tutkimusaineistona oli kymmenen männyn ensiharvennuskohdetta Enso-Gutzeit Oy:n Ilomantsin piirin alueelta. Kultakin kohteelta hakattiin - 0 m :n mittauserä yksioteharvesterilla ja kuljetettiin Uimaharjun tehtaan varastoalueelle, jossa suoritettiin haketus, mittaus ja näytteiden otto. Hakenäytteet analysoitiin Helsingin yliopiston metsävarojen käytön laitoksella. t olivat kasvupaikaltaan ja runkolukusarjaltaan tyypillisiä männyn ensiharvennuskohteita. Paistettavan puuston keskijäreys oli hieman tavanomaista suurempi (taulukko ). TAULUKKO Mittauserien puustotunnukset Tutkimustulosten perusteella laadittiin pienten hake-erien mittaus- ja käsittelyohje. Tutkimus tehtiin yhteistyössä Enocell Oy:n, EnsoGutzeit Oy:n Karjalan hankinta-alueen ja Pertti Szepaniak Oy:n kanssa. TUTKITUT HAKKEEN MITTAUSMENETELMÄT Kuivamassamenetelmä Hakkeen kuivamassaan perustuvan menetelmän vaiheet ovat seuraavat:. Mittauser än hakekuormat punnitaan ajoneuvo- vaa'alla. Runko Keski luku/ha järeys, ennen dm hakkuuta LatvaläTilavuus, pimitta, m cm Kasvupaikka Puuston ikä, V CT 0 00. CT 00.0 MT 0 00. VT 00. VT+ 00. VT 00. VT 000.0 VT+ 00. VT+ 00. 0 VT 00.
t hakattiin Pika 0 -yksioteharvesterilla. t - mitattiin hakkuukoneen mittalaitteella ja mittauserät ja 0 mittasaksilla. Hakkuukonemittauksen tarkkuus tarkastettiin mittauserittäin, paitsi erät ja, siten, että mittasaksilla mitattiin 00 pölkkyä pätkittäin ja tulosta verrattiin hakkuukoneen mittalaitteen antamaan tulokseen. Saaduilla suhteellisilla tilavuuseroilla korjattiin mittauserien tilavuutta. t punnittiin Uimaharjun tehtaan ajoneuvovaa'alla ja varastoitiin erilleen. Erät haketettiin ketju-karsinta-kuorintahaketusyksiköllä. Haketuksen jälkeen jokaisesta hakekuormasta mitattiin tuoremassa ja irtotilavuus. Irtotilavuuden määrityksessä hakepinnan korkeus mitattiin tasoituksen jälkeen tasavälein kymmenestä kohdasta yhden cm:n tarkkuudella. Hakekuormia oli kpl, joissa haketta oli 0 i-m (keskimäärin i-m/kuorma). Hakekuormista otettiin kosteus- ja palakokonäytteitä seuraavasti: A. njokaisesta kuormasta otettiin tasaisin välein noin 0 cm:n syvyydeltä kuormatilan päältä kymmenen litran suuruista näytettä, jotka yhdistettiin ja sekoitettiin astiassa. Tästä otettiin kaksi litran suuruista näytettä. B. n ensimmäisestä kuormasta otettiin samalla tavalla kuin kohdassa A kymmenen litran suuruista erillistä näytettä. C. Viidestä mittauserästä otettiin kuorman purkamisen yhteydessä tasaisin välein kymmenen litran suuruista erillistä näytettä. TULOKSET Kuivamassaan perustuva menetelmä Hakkeen kuivamassan määritykseen perustuvan mittausmenetelmän tarkkuuteen vaikuttavat kuivamassan määrityksen tarkkuus ja muuntokertoimen tarkkuus. n tuoremassan punnitus ajoneuvovaa'alla oletetaan tarkaksi. Tutkimuksessa tarkasteltiin pääasiassa kuivamassan määrityksen tarkkuuteen vaikuttavia tekijöitä, hakkeen kosteuden vaihtelua ja hakenäytteiden mittausta. Muuntokertoimen tarkkuuteen vaikuttavia tekijöitä ovat puuaineen tiheyden vaihtelu, kuoren määrän vaihtelu ja puuaineen hävikki haketuksessa. Niistä tarkasteltiin vain puuaineen tiheyden vaihtelua. Hakkeen kosteuden vaihtelu Puuaineen kosteuteen vaikuttavat mm. puun ikä, sydänpuuosuus, kevät- ja kesäpuun osuus, puuaineen tiheys ja vuodenaika. Hakkeen kosteuden vaihteluun vaikuttavat lisäksi hakkuun, varastoinninja haketuksen ajankohta sekä varastoinnin kesto erityisesti kesäaikana. Hakkeen kosteuden vaihtelua tarkasteltiin mittauserien välillä, mittauserässä ja erän hakekuormien välillä sekä hakekuormassa. Mittauserien välisen vaihtelun selvittämiseksi käytettiin aineistona lisäksi Metsätehossa aiemmin kerättyä aineistoa (Metsätehon katsaus /), jossa oli hakekuormia kpl. Hake-erien keskimääräinen kosteus ja kosteuden vaihtelu hakkuu- ja haketusajankohdan suhteen oli seuraava. D. n ensimmäisestä kuormasta otettiin 0 litran suuruinen palakokonäyte. Hakkuu- ja haketusajankohta Kosteusnäytteitä, yhteensä 00 kpl, kuivattiin uunikuivauksella 0 C:n lämpötilassa niin kauan, kunnes näytteen paino vakiintui yhden gramman tarkkuudella. Kuivausajat olivat - tuntia uunissa olleiden näyteyksiköiden lukumäärästä riippuen. Kuormien kuivamassat laskettiin kohdan A kahdesta näytteestä määritettyjen kuiva-ainepitoisuuksien keskiarvon perusteella. n kuivamassa oli kuormien kuivamassojen summa. Eri näytteenottomenetelmien antamia tuloksia verrattiin keskenään. Talvi Alkukesä Loppukesä Kuivamassan muuntokerroin laskettiin mittauserän kuorellisen kiintotilavuuden ja kuorettoman kuivamassan suhteena ja irtotilavuuden muuntokerroin mittauserän kuorellisen kiintotilavuuden ja hakkeen irtotilavuuden suhteena. Saatuja muuntokertoimia verrattiin Metsäntutkimuslaitoksen tutkimukseen (Hakkila ) perustuviin männyn ensiharvennuspuusta valmistetun kuorettoman hakkeen muuntokertoimiin. Kosteus, % Keskihajonta, %-yksikköä...... Mittauserien välinen kosteuden vaihtelu on melko pieni, mikä johtuu ensiharvennusmännyn tasalaatuisuudesta. Kosteus vähenee kesäaikaisen varastoinnin aikana ja samalla kosteuden vaihtelu mittauserien välillä kasvaa. Tutkimusaineiston kymmenen mittauserän keskimääräinen kosteus oli. % ja mittauserien välinen keskihajonta. %yksikköä. Erien ja kosteusprosentti (.%) oli selvästi muita pienempi. Keskihajonta, %-yksikköä Kosteuden vaihtelu Keskiarvo Pienin Suurin Mittauserien välillä n kuormien välillä Kuorman sisällä. 0.. 0.0 0.0..
Kuormien kosteuden vaihtelu mittauserässä (mittauserän hakekuormien välillä) oli keskimäärin kaksi kertaa pienempää kuin mittauserien välillä. Kuorman sisäinen kosteuden vaihtelu vastaavasti oli keskimäärin kaksi kertaa suurempi kuin kuormien välinen kosteuden vaihtelu. Kosteuden vaihtelu hakekuormassajohtunee hakkeen lajittumisesta kuorman täytön aikana ja hakepuupinon pintakerroksessa olevien pölkkyjen kuivumisesta varastoinoin aikana. Tarkkuusvaatimus: - - - - % Koekuormia, kpl 0 0 0,.,.- - Kuorman päältä (A) 0. Purkuvirrasta (C). -.. Menetelmällä C saatu kuorman kuivamassa oli aina suurempi kuin vertailumenetelmällä B. Kuormaa täytettäessä kuivat hakepalatja puru lajittuvat hakekuorman sivuille ja peräosaan. Kuormaa purettaessa kosteusnäytteet otetaan hakevirran sivulta eikä hakeauton kolakuljetin sekoita haketta purkamisen yhteydessä riittävästi. Tällöin näytteeseen saadaan keskimääräistä kuivempaa haketta. Ero, % yksikköä - - - -- - -- --- ---- - -- ------ - - - - -- - - -- --- --- +---------------------~---------mh' +-----------~---------oo---------~ +------------mr-----~----~---------mh 0 - - - r -lj ih JJ llll llll _0 r r ~ 0 0 0 Kuormia yhteensä, kpl Kuva. Kosteuden määrittämiseen tarvittava koekuormien määrä mittauserän koon suhteen H n kosteusprosentin määrittämiseksi tarvittavan koekuormien määrän on oltava sellainen, että puutavaran työ- ja luovutusmittauksen tarkkuusvaatimus ± % saavutetaan. Koska menetelmän tarkkuuteen vaikuttavat otantavirheen lisäksi muutkin mittausvirheet, tulee sallitun otantavirheen olla enintään ± % ja luotettavuustason %. Koekuormien määrä määritetään mittauserän kuormaluvun, mittauserän kuormien välisen kosteuden keskihajonnanja sallitun otantavirheen perusteella (kuva ). Kuvassa esitettyjä koekuormien määriä voidaan yleensä käyttää hake-erän kosteuden määrityksessä. Koekuormien määrää on lisättävä, jos mittauserän varastointiaika ennen haketusta on yli kolme kuukautta. Varsinkin keskikesällä osapuupinon päällyskerros kuivuu nopeasti, mutta pinon alaosa pysyy kosteana. Talvella osapuupinon latvanpuoleinen osa kerää lunta ja nostaa päällyskerroksen kosteutta. Nämä tekijät lisäävät mittauserän kosteuden vaihtelua ja siten tarvittavaa koekuormien määrää. Otannan määrää lisätään, jos hakekuormien kosteusprosentin keskihajonta on yli %yksikköä. '- Muuntokerroin o kuorman päältä (A-menetelmä)! 0 purkuvirrasta (C-menetelmä) Kuva. Näytteenottomenetelmien väliset erot - - - -- - - J - - Koekuormien määrä.. Menetelmällä A määritettiin kuorman kuivamassa keskimäärin yhtä luotettavasti kuin vertailumenetelmällä B. Tulosten välinen riippuvuus oli erittäin hyvä, korrelaatiokerroin 0.. Hakekuorman kuivamassa voidaan määrittää luotettavasti - litran suuruisella näytteellä, joka on otettu sekoittamalla kuorman eri osista otetut osanäytteet (kuva ). _,.._":.....,..,..... Kuorman kuivamassan ero, % Keskiarvo Ääriarvot Näytteenottomenetelmä ------ - - 0 Hakkeen kosteusnäytteet otettiin kolmella eri tavalla. Kuormasta otetun kymmenen ~rillisen näytteen keskiarvoa (menetelmä B) pidettiin luotettavimpana tuloksena, johon verrattiin muiden menetelmien tuloksia. Menetelmien väliset erot laskettiin kuormien sisältämän kuivamassan suhteellisina eroina eli kuivamassan määritystarkkuutena. -% 0 Näytteenottomenetelmien vertailu - % Metsäntutkimuslaitoksen tutkimukseen perustuva kuivamassan ja kuorellisen kiintotilavuuden välinen muuntokerroin on., jota laskettaessa ensiharvennusmännyn keskimääräisenä kuivatuoretiheytenä on käytetty kg/m. e
TAULUKKO Kuivamassan ja kuorellisen kiintotilavuuden muuntokertoimet mittauserittäin. Erot Metsäntutkimuslaitoksen muuntokertoimella () ja muuntokertoimien keskiarvolla () lasketluun tilavuuteen Kuivamassa, tn Muuntokerroin Ero ( ), 0/o Ero (), %.0. -. -.0.. -. -.......0.0.0.0.0.0 -...0...0.0.0....0.0..0. 0. 0..0.0. lrtotilavuuteen perustuva menetelmä Mittauserien muuntokertoimien keskiarvo on. ja keskihajonta. %. Mittauserien ja muuntakertoimet poikkeavat keskiarvosta muita eriä enemmän (taulul}ko ). Näiden erien kasvupaikat olivat CT-tyyppiä, jossa männyn puuaineen tiheys on Metsäntutkimuslaitoksen tutkimusten mukaan suurempi kuin VT- tai MT-tyypin kasvupaikoilla (erät - 0). Hakeirtokuutiometrin kuivamassat olivat erissä ja selvästi suuremmat ( ja kg/i-m ) kuin kaikkien erien keskiarvo ( kg/i-m ) (kuva ). Tämän perusteella erien ja muuntokertoimien poikkeavuus johtunee puuaineen tiheyseroista. Mittauserien muuntokertoimien ero verrattuna Metsäntutkimuslaitoksen muuntokertoimeen on keskimäärin. %ja erojen keskihajonta. %yksikköä. kg/i-nfl 0 ~--------------------------------- 0 0 0 0 Kuva. Mittauserien kuivamassa 0 Hakkeen irtotilavuuden määritykseen perustuvan mittausmenetelmän tarkkuuteen vaikuttavat irtotilavuuden mittaus, hakkeen tiiviys (hakkeen palakokojakauma, hakkurin puhallusvoima ja hakkeen kuljetusmatka) ja muuntokertoimen tarkkuus. Hakkeen palakokojakaumaan vaikuttavat mm. hakkurityyppi, hakkurin terien kunto, haketuksen vuodenaika (kesä/talvi) ja puun j äreys. Suurin osa hakkeen tiiviyteen vaikuttavista tekijöistä pysyi vakiona tutkimusaineiston haketuksen aikana. Tutkimuksessa keskityttiin hakekuorman irtotilavuuden mittaustarkkuuden selvittämiseen ja testattiin Metsäntutkimuslaitoksen tutkimuksiin perustuvan muuntokertoimen tarkkuutta. lrtotilavuuden mittaus Hakekuorman irtotilavuuden määrittämiseksi mitattiin hakepinnan korkeus kymmenestä mittauspisteestä. Laskennallisesti selvitettiin, kuinka mittausten määrän vähentäminen vaikuttaa mittaustarkkuuteen. Jokaisen kuorman kymmenestä mittauksesta valittiin satunnaisesti neljä mittausta, joiden avulla hakekuorman irtotilavuus laskettiin ja tulosta verrattiin kymmenen mittauksen perusteella saatuun irtotilavuuteen. Tarkastelussa kolme kuormaa ylitti mittauksen tarkkuusvaatimuksen ±% (kuva ). Kuudessa kuormassa suhteellinen tilavuusero oli yli ± %. Vajaissa kuormissa ja perävaunukuormissa erot olivat suurimmat. Tyypillisessä hakeauton kuormatilassa ( x x cm) 0 cm:n virhe hakepinnan korkeuden mittauksessa aiheuttaa. %:n virheen hakekuorman irtotilavuuteen.
Muuntokerroin mittauserittäin hakkeen irtotilavuudesta kiintotilavuuteen. Erot Metsäntutkimuslaitoksen tutkimukseen perustuvalla muuntokertoimella () ja mittauserien muuntokertoimien keskiarvolla () laskettuun tilavuuteen TAULUKKO Ero,% ~--------------------------~~-. 0+---------------------------~~~ +---------------------------~.-~ +---------------------------~~~ +------~----------~------~~~ +-~~-~----~----~---.--~~~ 0~~I~~~~~~~~~~~~~~~ - _L. lrtotilavuus, i-m Muuntokerroin Ero ( ), 0. 0. -. -0. 0. 0. -. -.. 0. -.. 0. 0. -. 0, 0. 0. -0. -. 00. 0. -. 0. 0. 0. -.0 -. 0. 0. -. 0. 0. 0. -. 0.0 0. 0. -. 0. Kuorma Kuva. Kymmenen ja neljän mittauksen perusteella saatujen irtotilavuuksien suhteelliset erot kuormittain Hakkeen tiivistyminen Kuljetuksen aikana hakkeen tiiviys kuormatilassa kasvaa. Tässä tutkimuksessa ei hakkeen tiivistymistä mitattu, koska kuljetusmatka haketuspaikalta tehtaalle oli hyvin lyhyt. Metsäntutkimuslaitoksen tutkimuksiin perustuen muuntokertoimen arvoja tulee korottaa vetoauton osalta 0.0 yksikköä ja perävaunun osalta 0.0 yksikköä, kun hakkeen kuljetusmatka on yli 0 km. Muuntokerroin Metsäntutkimuslaitoksen tutkimukseen perustuva hakkeen irtotilavuudenja kuorellisen kiintotilavuuden välinen muuntokerroin on 0.. Mittauserien olo Ero (), /o 0 muuntokert0imien keskiarvo tutkimusaineistossa on 0. ja keskihajonta 0. %. Metsäntutkimuslaitoksen muuntokertoimen perusteella laskettu mittauserän tilavuus poikkeaa mitatusta tilavuudesta keskimäärin -. % (taulukko ). Osuus,% ms mm 0 mm Seulat: mm EH mm UD mm Kuva. Hakkeen palakokojakauma mittauserittäin mpohja 0
Mittauserien keskimääräinen muuntokerroin vaihtelee hyvin vähän. Se poikkeaa kuitenkin Metsäntutkimuslaitoksen ilmoittamasta muuntokertoimesta merkittävästi. Tämän perusteella mittauserien muuntokertoimien keskiarvo soveltuu parhaiten käytettäväksi irtotilavuuteen perustuvan menetelmän muuntokertoimena. Kun otetaan huomioon hakkeen tiivistyminen kuljetuksen aikana, saadaan seuraavat muuntokertoimet: Ajomatka vetoauto perävaunu :S: 0 km > 0 km 0. 0. 0. 0. g., == Latvaläpimitta Aiempien tutkimusten mukaan vähimmäislatvaläpimitan ollessa cm mäntyrunkopuun kuivamassan kokonaishävikki haketuksessa on. -. % ja vastaavasti vähimmäislatvaläpimitan ollessa cm kokonaishävikki on. -. %. Vähimmäislatvaläpimitan vaihtelulla ei havaittu tässä tutkimuksessa olevan vaikutusta muuntokertoimien arvoihin. Sillä ei myöskään ollut vaikutusta hakkeen palakokojakaumaan (kuva ). teho voidaan säätää, jolloin näytteen pinnalla on sen vaaleudesta riippuen 0 - C:n lämpötila. Laitteen hinta on 000 mk. Aineisto ja menetelmä KOSTEUSMITTARIN TESTAUS Yleistä Hakenäytteiden kosteuden määritykseen käytetään yleensä uunikuivausmenetelmää, joka on hidas ja vaatii huolellisuutta. Kuivausuunin kapasiteetti on rajallinen varsin pitkän kuivausajan vuoksi. Tutkimuksem tavoitteena oli löytää hakkeen kosteuden mittaukseen soveltuva laite, joka on nopea, luotettava ja kustannuksiltaan kilpailukykyinen. Markkinoilla olevien kosteusmittareiden ominaisuuksien kartoituksen jälkeen valittiin testattavaksi Pivotex Oy Ab:n edustama ULTRA-X-00 -kosteusmittari. Kosteusmittarin testimateriaalina käytettiin sahanhaketta. Hake kerättiin säkkeihin, sekoitettiin hyvin ja jaettiin yhden litran ilmatiiviisiin muovipusseihin. Samasta näytepussista mitattiin kosteus testattavana laitteella ja uunikuivausmenetelmällä. Uunikuivaukseen otettiin samasta näytepussista lähes aina kaksi näytettä, joiden keskiarvoa käytettiin vertailuarvona. Uuninäytteiden koko oli noin g ja ULTRA-X-00 -laitteella mitattujen näytteiden koko - g. Laitteella kuivattuja näytteitä oli kpl, joiden kuivausaika oli yhteensä tuntia. Laitteella kuivattaessa käytettiin suurimpia tehoalueita ja automaattista kuivausprosessin pysäytystä. Laitteen toiminta ja tekniset tiedot Laite mittaa näytteen kosteuden kuivausmenetelmällä. Näyte asetetaan vaa'alle, jonka päällä olevat kaksi 0 W:n infrapunalamppua kuivattavat näytteen. Kuivausprosessi pysähtyy automaattisesti näytteen painon vähenemisen pysähdyttyä tai annetun kuivausajan täytyttyä. Laite ilmoittaa näytteen kosteusprosentin, kuiva-ainepitoisuuden, kosteussuhteen ja kuiva-ainemäärän (g) kilogrammaa (kg) kohden. Laite voidaan kytkeä tietojärjestelmään RSliitännän avulla. Näytteen paino voi olla - 00 g. Laitteen ulkomitat ovat x 0 x 0 cm ja paino kg. Vaa'an lukematarkkuus on 0.00 g. Laitteen Tulokset Aineiston kosteusprosentin keskiarvo ja keskihajonta olivat uunikuivauksessa. % ja. %yksikköä sekä laitekuivauksessa. % ja. %yksikköä. Kuivausaika vaihteli n äytteen koon mukaan - minuuttia (kuva ). Uuni- ja laitekuivauksen näyteparien kosteusprosenttien ero oli keskimäärin. %-yksikköä ja eron keskihajonta. %-yksikköä. Laite mittaa systemaattisesti pienemmän kosteuden kuin uunikuivausmenetelmä. Näytteen massan kasvaessa ero uuni-
kuivausmenetelmään kasvaa (kuva ). Näyteyksikön kosteudella ei havaittu olevan vaikutusta menetelmien väliseen eroon. Uunikuivausmenetelmän on t odettu antavan yleensä noin %-yksikön liian suuria kosteusprosentteja, koska kuivauksen aikana puuaineesta haihtuu myös osa uuteaineista. Sen perusteella laitekuivaus antoi keskimäärin. %-yksikköä liian pienen kosteuden. ULTRA-X-00 -laitteella mitattavan hakenäytteen optimikoko on 00-0 grammaa, jolloin laitekuivauksen ja uunikuivauksen ero oli tutkimusaineistossa keskimäärin 0. %-yksikköä. Pienten näytteiden edustavuus on huono, mikä heikentää tuloksen luotettavuutta. Suurten näytteiden (esim. 0 g) alimmat hakepalat eivät kuivu riittävästi, jolloin mittausvirhe kasvaa suureksi. Hakenäytteiden kuivauksessa oli käytettävä suurinta tehoaluetta. Pienillä tehoalueilla laitteen automatiikka katkaisi kuivausprosessin heti painohäviön hitauden vuoksi. Aika, min 00 0 0 0.. :l~.~ ~.. 00 Hakkeen kuivamassaan perustuva menetelmä soveltuu sekä sahanhakkeen että metsähakkeen mittaukseen. Puun kuivamassa ilmaisee sen käyttöarvon selluteollisuudessa, minkä vuoksi mittaustulosta voidaan hyödyntää tuotantoprosessissa paremmin kuin tilavuutta. Kuivamassan määrityksessä kaikki mittaukset ovat vaakapunnituksia, joissa virheet ovat pieniä. Tarvittava koekuormien määr ä ( - k pl) on kohtuullinen, koska männyn ensiharvennuspuuhakkeen kosteuden vaihtelu on pieni. Jos haketettavan erän varastointiaika on pitkä, tarvitaan koekuormia enemmän. Hakenäytteet voidaan ottaa kuorman päältä tai purkamisen yhteydessä. Jälkimmäisessä tapauksessa näytteet on otettava hakevirran keskeltä lajittuneisuuden välttämiseksi. Leimikolta kertyvä kuivamassa ja puuaineen tiheys voidaan käytettävissä olevan tutkimustiedon perusteella määrittää varsin tarkasti ja tietoa hyödyntää puunhankinnan ohjauksessa ja edelleen tehtaan puunkäytön suunnittelussa. ~ 0 0 Hakkeen mittaus kuivamassaan perustuvalla menetelmällä Kuivamassan ja kuorellisen kiintotifavuuden välinen muuntokerroin (. m /tn) osoittautui käyttökelpoiseksi. Kasvupaikasta joht uva puun tiheyden vaihtelu heikentää muuntokertoimen tarkkuutta. Toisaalta keskimääräisen muuntokertoimen käyttö luovutusmittauksessa on perusteltua, koska se antaa kuitupuusta myyjälle paremmin puun käyttöarvoa vastaavan hinnan. 0 PÄÄTELMÄT 0 00 Massa, g Hakkeen mittaus irtotilavuuteen perustuvalla menetelmällä Kuva. Näytteen massa ja tarvittava kuivausaika Irtotilavuuteen perustuva menetelmä soveltuu tutkimuksessa käytetyllä hakkurityypillä valmistetun hakkeen mittaukseen hyvin. Testattu muuntokerroin poikkesi selvästi mittauserien muuntokertoimista. Muuntokertoimena suositellaan käytettäväksi tutkimusaineiston erien keskimääräistä kerrointa (0.) hakkeen kuljetusmatka huomioon ottaen. Muuntokerrointa voidaan käyttää myös muilla hakkeilla,jos niiden palakokojakauma on likipitäen sama kuin tämän tutkimuksen mittauserissä. Talvella haketuksessa syntyy hakkeen joukkoon purua ja tikkua, joka nostaa hakkeen tiiviyttä. Tämä voi aiheuttaa aliarvion kuorellisessa kiintotilavuudessa. Ero, %-yksikköä 0 0 0 ~ ~... - - 00 = 0 00 Massa, g Kuva. Uuni- ja laitekuivauksen kosteusprosenttien ero näytteen massan suhteen Hakkeen irtotilavuuden mittaus on tehtävä huolellisesti. Hakekuorma on tasoitettava ennen mittausta ja hakkeen pinta on mitattava useasta kohdasta. Ellei kuormaa ole tasoitettu ja mittausten määrä on pieni, vaadittua mittaustarkkuutta ± % ei saavuteta.
Menetelmien vertailu Irtotilavuuteen perustuva menetelmä on toteutukseltaan nopeampi ja yksinkertaisempi kuin kuivamassaan perustuva menetelmä. Sitä voidaan käyttää myös haketuspaikalla. Muuntokertoimen tarkkuuteen vaikuttavia virhelähteitä on kuitenkin enemmän kuin kuivamassaan perustuvassa menetelmässä. Menetelmien kustannuksia ei tutkimuksessa tarkasteltu. Irtotilavuuteen perustuvan menetelmän kustannukset aiheutuvat suurimmaksi osaksi kuorman korkeuden mittaustyöstä, jonka kustannukset ovat melko pienet. Kuivamassaan perustuva menetelmä edellyttää ajoneuvovaakaaja hakenäytteiden käsittelyyn tarvittavaa laitteistoa. Enocell Oy:n Uimaharjun tehtaalla ensiharvennuspuun hakkeen mittaukseen siirtymistä varten puunvastaanottoasemalle ei tarvita lisämiehitystä eikä mittauslaitteistoa. Sen sijaan puunhankinnassa saavutetaan säästöjä, koska mittausta ei tarvitse tehdä metsässä. KIRJALLISUUTTA HAKKILA, P. & KALAJA, H.. Ketjukarsinta ensiharvennusmännikön korjuuratkaisuna. Folia Forestalia 0. Metsäntutkimuslaitos. Helsinki UUSVAARA, 0. & VERKASALO, E.. Metsähakkeen tiiviys ja muita teknisiä ominaisuuksia. Folia Forestalia. Metsäntutkimuslaitos. Helsinki UUSV AARA, 0.. Hakepuun kosteuden alentaminen ennen haketusta korjuuseen ja varastointiin liittyvin toimenpitein. Folia Forestalia. Metsäntutkimuslaitos. Helsinki VERKASALO, E.. Metsähakkeen kosteuden ja kuivamassan mittaus kuormaotantamenetelmillä. Folia Forestalia. Metsäntutkimuslaitos. Helsinki Kosteusmittari Testatun kosteusmittarin tarkkuus on hyvä, kun näytteen koko ei ylitä 0 grammaa. Kuivausprosessi kestää 0 - min, jos näytteen koko on vähintään 00 grammaa. Suurten näytemäärien ollessa kysymyksessä, iaitteen kapasiteetti on liian pieni, joten sillä ei voida täysin korvata uunikuivausmenetelmaa. Laite soveltuu hyvin joko uunikuivauksen rinnakkaismenetelmäksi tai pienten näytemäärien mittaukseen. Asiasanat: Puutavaran mittaus Hakkeen mittaus, irtotilavuus ja kuivamassa
Metsäteho Review / MEASURING SMALL LOTS OF WOOD CHIPS USING METHODS BASED ON DRV-MASS AND LOOSE VOLUME The purpose of this study was to develop measurement methods suitahle for measuring small lots of wood chips hased on the loose volume and dry-mass of wood chips. The wood chips (without hark) examined in the course ofthe study were made offirstthinning pine using a chain flail delimher-deharkerchipper. The study materia! covered ten lots of ca. 0 m collected from various harvesting operations. The solid volume (with hark) ofthe roundwood was measured hefore chipping. The study also included testing ofthe ULTRA-X-00 moisture meter and its suitahility in measuring the moisture % of chip samples. The internal variation in moisture of the lots measured using the dry-mass based method turned out to he small. The required number of sample loads is between and. The chip samples should be collected at even intervals from the top of the load or from the middle of the flow of chips when the load is discharged. The dry-mass method developed at the Finnish Forest Research Institute and the conversion factor for the solid volume with bark (. m/ 000 kg) proved to be useful. Based on drymass, the method is reliable and it can be applied in measuring chips of varying quality. The moisture meter now tested is suitahle in determining the moisture % of chip samples weighing 0.00-0.0 kg. The drying process with samples of this size t akes 0- minutes and consequently the device's capacity remains low and it does not do away with the need for oven-drying. The method hased onloose volume is fast and simple to use, hut special attention needs to he attached to measuring the height of the load. The conversion factor hetween loose volume and solid volume with hark was found to he 0.. It is significantly influenced by the chip lot's internal particle size distrihution. Key words: Timher measurement Chip measurement, loose volume, dry-mass METSÄTEHO ~ Postios: PL, 00 HELSINKI Kotuos: Unioninkatu, 000 HELSINKI Foksi: (0) 0 Puhelin: (0) ISSN -X - Helsinki Poinovolmiste